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概述ASR法和ASRP法制备高氮钢具有的优点

目前，加压等离子电弧炉冶炼高氮钢存在以下缺陷：电能消耗高，估计电耗超过2000kWh/t；在冶炼高氮钢时，其压力仅限于0.45MPa以下；熔池中氮的分布不均匀；设备复杂昂贵，难以生产板坯、锻锭和铸锭。
波兰学者研究发现，利用等离子渗氮得到的氮含量高于气体渗氮，在钢液面上添加精炼渣可极大地提高氮的饱和度，但同时发现仅利用等离子弧氮合金化，钢液中的氮不能均匀混合。该学者提出了单步制备高氮钢工艺，并命名为等离子加压熔炼工艺（PPMP）。该工艺克服了传统加压等离子电弧炉熔炼的缺点，而且氮工作压力可以提高到1.2MPa。通过炉子底部的浸入式多孔透气塞吹氮气，在气体渗氮的同时，搅拌钢液以实现氮和温度的均匀化，从顶部的加料仓向钢液中加入金属屑料，底部设有的铸造系统可实现高氮钢液在高压下凝固。
电弧渣重熔技术（ASR）及加压弧渣重熔技术（PASR）。电弧渣重熔技术（ArcSlagRemelting-ASR）是乌克兰巴顿电焊研究院开发出来的，它结合了电渣重熔（ESR）和真空电弧重熔（VAR）两者的优点，并使用中空电极重熔高氮钢。与电渣重熔相比，由于采用了较小的电流和较高的电压并使用大约为ESR一半的渣量，因此形成的电弧能将渣面基本吹开，熔渣被挤压到结晶器壁周围，使电弧能在电极和金属熔池之间稳定燃烧。在采用中空电极重熔高氮钢时将一定流量和压力的氮气通过中空自耗电极吹入电弧区，使一定比例的氮气在电弧区电离，形成氮气等离子电弧，从而大大提高了钢液吸氮的热力学和动力学条件。
ASR法生产高氮钢可在常压和加压条件下进行，和等离子弧熔炼相比，在更高的压力下电弧能保持稳定，使钢液增氮。利用加压弧渣重熔（ASRP）制备高氮钢，熔炼炉内氮分压可达4MPa。
ASR法和ASRP法制备高氮钢具有以下优点：第一，自耗电极可以采用常压下制备，在重熔过程中的气相离子渗氮完全可以满足氮的合金化要求，重熔出的钢锭中氮的分布比较均匀。第二，由于加热面积大，传热效果好，金属熔池形状比ESR甚至比VAR更浅平，因而结晶质量更好。第三，电耗和渣料消耗都有明显的降低。第四，与VAR相比，钢锭的表面质量显著改善，而与ESR情况相当。第五，与PARP相比，可在更低的氮分压下使钢液增氮。
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资料来源：东莞市弘超铜铝有限公司
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